Reproduire l’ultrastructure du bois grâce à l’impression 3D : vers des produits plus verts ?

Il se passe des choses à l’Université technologique de Chalmers en Suède ! Une équipe de chercheurs vient d’annoncer qu’elle avait réussi à imprimer en 3D des pièces avec une encre à base de bois, imitant parfaitement l’ultrastructure du matériau naturel. Une bonne nouvelle pour le marché qui se veut plus respectueux de l’environnement et développe en conséquence un tas de matériaux d’impression 3D hybrides. Cette avancée pourrait permettre de fabriquer des produits plus verts, directement dérivés d’arbres. 

Ce n’est pas la première fois qu’on vous présente un projet qui combine impression 3D et matériaux végétaux, encore moins du bois. On se souvient de ces scientifiques canadiens qui avaient imprimé en 3D des circuits électroniques à partir de nanocellulose, un matériau directement extrait de la pâte de bois. Il faut dire que c’est un matériau intéressant en termes de porosité, solidité et résistance à la torsion. Le problème réside souvent dans sa transformation car, à l’inverse du plastique, il ne peut pas être fondu facilement. Il faut donc généralement le scier ou le raboter, ce qui entraîne généralement la destruction de son ultrastructure, lui faisant ainsi perdre ses propriétés uniques. Toutefois, grâce à la fabrication additive, les chercheurs suédois sembleraient avoir trouvé une solution pour les conserver.

Imiter l’ultrastructure du bois pour conserver ses propriétés

L’équipe aurait converti de la pâte de bois en un gel contenant de la nanocellulose auquel elle a ajouté de l’hémicellulose qui agit comme un agent de collant. Ce gel leur a servi de base pour concevoir une encre imprimable en 3D. Ce n’est pas tant le développement du matériau en soi qui est intéressant mais plus l’interprétation et la numérisation du code génétique du bois : les chercheurs peuvent ainsi guider l’imprimante 3D pour gérer l’orientation et la forme des nanofibres de cellulose, appréhender les propriétés du bois et reproduire son ultrastructure de façon très précise. Ils reproduiraient ainsi des pièces possédant les mêmes caractéristiques que le matériau végétal. 

Le professeur Paul Gatenholm, directeur de la recherche, poursuit : “C’est une percée dans la technologie de fabrication. Cela nous permet de dépasser les limites de la nature et de créer de nouveaux produits durables et écologiques. Cela signifie que les produits qui sont déjà dérivés du bois peuvent maintenant être imprimés en 3D, dans un délai beaucoup plus court. Quant aux métaux et plastiques actuellement utilisés dans l’impression 3D, ils peuvent être remplacés par une alternative renouvelable et durable.”

Cette nouvelle méthode de fabrication aura forcément un impact sur les procédés de production classiques. Les produits à base de bois sont nombreux dans l’industrie ; ils pourront désormais être conçus sur mesure, tout en réduisant les délais de fabrication. On imagine donc un nombre d’applications assez large ; typiquement, les chercheurs ont déjà développé un prototype pour un concept d’emballage innovant. Ils ont imprimé des structures en nid d’abeille, avec des chambres entre les murs imprimés, puis ont réussi à encapsuler des particules solides de cellulose à l’intérieur de ces chambres. Celle-ci est connue pour ses propriétés de barrière contre l’oxygène, ce qui signifie qu’elle pourrait être une méthode prometteuse pour la création d’emballages étanches à l’air pour des produits alimentaires ou pharmaceutiques, par exemple.

Paul ajoute : “Cette méthode de fabrication pourrait générer d’énormes économies en termes de ressources et d’émissions nocives. Imaginez, par exemple, si nous pouvions commencer à imprimer des emballages localement. Cela offrirait une alternative aux industries actuelles qui sont très dépendantes du plastique et des transports qui génèrent beaucoup de CO2. Les emballages pourraient être conçus et fabriqués sur mesure, sans aucun gaspillage.” Une innovation qu’on suivra de près ! En attendant, retrouvez davantage d’informations sur le projet ICI.

Que pensez-vous de cette méthode d’impression 3D ? Le bois peut-il être le matériau du futur ? Partagez votre opinion en commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives.